用于同时进行PET和MR成像的PET/MR扫描器

摘要

在组合的系统中，磁共振(MR)扫描器包括配置为至少在MR检查区域(12)中生成静磁场(B0)的磁体(10、110)，从所述MR检查区域采集MR数据。辐射探测器(40、41、140)被配置为探测由在正电子发射断层摄影(PET)检查区域(70)中的正电子－电子湮没事件生成的伽马射线。辐射探测器包括电子倍增器元件(60、160)，所述电子倍增器元件具有被布置为与静磁场(B0)基本平行或反平行的电子加速度(ae)方向。在一些实施例中，磁体为具有设置在磁共振检查区域相对的侧上的第一和第二间隔开的磁极件(14、15)的开放式磁体，并且辐射探测器包括与第一和第二间隔开的磁极件设置在一起的第一和第二辐射探测器阵列(40、41)。

说明书

本发明涉及成像、诊断和相关领域。本发明具体应用于同时进行的磁 共振(MR)成像和正电子发射断层摄影(PET)成像，并且具体据此进行 描述。然而，本发明在同时地、顺序地、以时间交错的方式或通过对这些 方式进行组合而执行的从共同的对象采集PET和MR数据，以及诸如成像、 磁共振波谱等使用上述PET和MR数据采集的诊断过程方面具有更广泛的 应用。

MR和PET成像是在一齐操作时有时能够比单独操作其中任一模态提 供更多信息的成像模态。为了使组合的MR和PET成像的协同作用最大化， 执行同时进行的MR和PET成像或者至少在相对短的时间间隔中(例如， 对象相对于该短的时间间隔在共同的患者床上保持静止)一起执行MR和 PET成像是有用的。这种经集成的数据采集将简化由MR和PET采集的图 像的空间配准和任选的时间配准，并将降低MR和PET成像数据采集之间 的患者或其他对象中的可操作的显著改变发生的可能性。组合的PET/MR 成像的其他优势包括使用MR以构建用于PET成像的衰减图的能力，以及 将MR和PET一起用于运动补偿。

然而，组合的PET/MR扫描器(有时称为混合PET/MR扫描器)的构 建迄今为止被MR采集子系统的磁场对PET采集子系统的光电倍增器管 (PMT)探测器的有害影响所妨碍。通过电子的雪崩倍增操作PET探测器。 在典型的PMT布置中，光电阴极被负偏置。撞击光电阴极的光子生成一个 或多个电子的初始猝发，这一个或多个电子穿过真空到达第一倍增极，在 此，它们引起大量电子的生成，这些大量电子穿过真空到达第二倍增极， 依此类推，直到雪崩倍增电子猝发到达阳极。对于PET应用，PMT探测器 通常被布置为观察闪烁体，该闪烁体响应于与由正电子-电子湮没事件生成 的511keV伽马光子的相互作用而生成光(即，紫外光子、可见光子和/或 红外光子)猝发。

由于PMT操作是基于电子(其为带电粒子)通过真空的行进的，与电 子电荷和电子速度之积与磁场的叉积成比例的力被施加。该力可以例如表 示为诸如F＝qv×B的形式，其中，q是电子电荷，v是电子速度矢量，B是 磁场矢量，而F是磁场B施加在以速度v行进的电子上的力。如下适当地 解释磁场对PMT操作的影响。在PMT中通过静电场E实现电子倍增过程。 如果还存在静磁场B，由F＝q(E+v×B)给出作用在电子上的力，因此，当|v|＞0 时，电子不再沿着加速电场E的方向加速。结果，电子的加速由磁场B的 存在所干扰，从而倍增也由磁场B的存在所干扰。例如，在假设磁场与加 速电场正交的情况下，如果将电子的速度计算为时间的函数，在特定的时 间点，电子的速度可被看作是零，这对应于加速度的重新开始。典型PMT 探测器的极端敏感性使得甚至地球磁场(通常大约3×10^-5T到6×10^-5T)也 足以降低PMT的操作。小的地球磁场可以由PMT探测器的适当校准进行 补偿。相反，根据主磁体的强度，典型MR扫描器生成0.2T到7T的静(B₀) 磁场，同时正在开发较高场的MR扫描器。这一大得多的B₀磁场对PMT 操作的影响不能通过校准充分补偿。

用于克服这一问题的一个方法是使用与基于PMT的探测器相比对磁 场较不敏感的固态辐射探测器。例如，国际公布WO 2006/111869公开了采 用固态硅光电倍增器(SiPM)或雪崩光电二极管(APD)作为辐射探测器 的PET/MR扫描器。这一解决方案包括使用SiPM、APD或其他非常规探 测器。

用于克服PMT/MR磁场相互作用的另一方法为将PMT探测器移出MR 采集系统，并且因此远离强磁场。闪烁体仍然在MR采集系统中或者在MR 采集系统附近，并且通过使用光纤连接而与远程PMT探测器相耦合。这一 方法保留了常规的基于PMT的探测器，但是具有增加系统复杂性的缺陷。 飞行时间(TOF)PET成像的另外的缺陷在于光纤连接增加了显著光损失 和渡越时间涨落，这反过来影响TOF计算的。波长相关的离散度进一步使 这些TOF计算复杂化，并限制了使用光纤连接可实现的时间分辨率。

本发明提供了克服上述提到的问题以及其他问题的新的改进的装置和 方法。

根据一个方面，公开了一种组合的磁共振(MR)和正电子发射断层摄 影(PET)数据采集系统。磁共振扫描器包括被配置为至少在磁共振检查 区域中生成静磁场的磁体。所述磁共振扫描器被配置为从所述磁共振检查 区域采集磁共振数据。辐射探测器被配置为探测由在正电子发射断层摄影 检查区域中的正电子-电子湮没事件生成的伽马射线。辐射探测器包括具有 被布置为与所述静磁场基本平行或反平行的电子加速度方向的电子倍增器 元件。

根据另一方面，公开了一种数据采集方法。使用如先前段落所述的组 合的MR和PET数据采集系统的磁共振扫描器采集磁共振数据。使用如先 前段落所述的组合的MR和PET数据采集系统的辐射探测器采集PET数 据。MR和PET采集操作同时执行。

根据另一方面，公开了一种组合的磁共振(MR)和正电子发射断层摄 影(PET)数据采集系统。开放式磁共振扫描器具有设置在磁共振检查区 域的相对的侧上的第一和第二间隔开的磁极件(pole piece)，并被配置为至 少在磁共振检查区域中生成静磁场，所述静磁场具有从第一磁极件指向第 二磁极件的磁场方向。第一和第二辐射探测器阵列与第一和第二间隔开的 磁极件设置在一起，并被配置为探测由在正电子发射断层摄影检查区域中 的正电子-电子湮没事件生成的伽马射线，所述正电子发射断层摄影检查区 域与所述磁共振检查区域至少部分重叠。

根据另一方面，公开了一种数据采集方法。使用如先前段落所述的组 合的MR和PET数据采集系统的开放式磁共振扫描器采集磁共振数据。与 磁共振数据的采集同时地，使用如先前段落所述的组合的MR和PET数据 采集系统的第一和第二辐射探测器阵列采集PET数据。

根据另一方面，公开了一种数据采集放方法。至少在磁共振(MR)检 查区域内生成静磁场。从MR检查区域采集MR数据。从与MR检查区域 至少部分重叠的正电子发射断层摄影(PET)检查区域采集PET数据。PET 数据的采集包括通过电子倍增过程放大辐射探测事件信号，所述电子倍增 过程被配置为使得电子倍增过程的加速电子的速度与静磁场的叉积基本为 零。

根据另一方面，公开了一种正电子发射断层摄影(PET)数据采集系 统。一阵列的闪烁体围绕检查区域，并被配置为响应于与伽马射线的相互 作用而生成闪烁事件。多个微通道光电倍增器与闪烁体光学耦合，以探测 闪烁事件。处理器被配置为将从所探测的闪烁事件导出的投影数据或空间 定位的投影数据重建为经重建的正电子发射断层摄影图像。

根据另一方面，公开了一种组合的磁共振(MR)和正电子发射断层摄 影(PET)数据采集系统，其包括：开放式磁共振扫描器，其包括第一和 第二间隔开的磁极件，所述开放式磁共振扫描器被配置为采集对象的磁共 振图像；非连续的辐射探测器阵列，其不完全地环绕所述对象并被配置为 探测源自所述对象的511keV伽马射线；以及电子装置，其被配置为(i) 使用非连续的辐射探测器阵列采集飞行时间定位的正电子发射断层摄影投 影数据，以及(ii)根据飞行时间定位的正电子发射断层摄影投影数据重建 所述对象的正电子发射断层摄影图像。

根据另一方面，公开了一种成像方法，其包括：使用不完全地环绕对 象的辐射探测器阵列采集来自所述对象的飞行时间定位的正电子发射断层 摄影投影数据；以及根据所采集的飞行时间定位的正电子发射断层摄影投 影数据重建所述对象的图像，其中，由于辐射探测器阵列不完全地环绕对 象而丢失的信息被由飞行时间定位所提供的附加信息补偿。

根据另一方面，公开了一种用于磁共振成像的射频线圈，所述射频线 圈包括：共振结构，其具有与磁共振频率一致的共振频率；多个闪烁体， 其与所述共振结构固定在一起；以及光探测器，其被布置为探测源自所述 闪烁体的闪烁事件。

一个优势在于便于同时进行PET和MR数据采集。

另一优势在于提供采用基于光电倍增器管(PMT)的辐射探测器的 PET/MR扫描器。

另一优势在于提供开放式PET/MR扫描器。

另一优势在于便于将包括光电倍增器管的PET探测器整合到MR扫描 器中。

本领域普通技术人员在阅读并理解下述详细描述的基础上将会意识到 本发明的更多优势。

图1示意性地示出了包括开放式磁共振(MR)扫描器部分的组合的 MR和正电子发射断层摄影(PET)数据采集系统；

图2示意性地示出了与图1的混合数据采集系统耦合的说明性图像处 理和显示部件；

图3示意性地示出了图1的系统的PET数据采集部分的下平面辐射探 测器阵列的部分；

图4示意性地示出了图4的下平面辐射探测器阵列的电子倍增器元件 的实施例，其中，所述电子倍增器元件包括微通道板光电倍增器；

图5示意性地示出了采用块读出配置的平面辐射探测器阵列的侧视 图；

图6和图7示出了图1的系统的PET数据采集部分的下平面辐射探测 器阵列的替代实施例的部分，其中，闪烁体整体地(图6)或部分地(图7) 与射频线圈空间相整合；

图8和图9分别示意性地示出了包括闭合膛型(bore-type)MR扫描器 部分的组合的磁共振(MR)和正电子发射断层摄影(PET)数据采集系统 的透视图和端截面图；

图10示意性地示出了从膛向外看的图8和图9的系统的PET数据采 集部分的辐射探测器阵列的部分。

参照图1，作为说明性示例陈述了组合的或混合的磁共振(MR)和正 电子发射断层摄影(PET)数据采集系统8。磁共振扫描器包括开放式磁体 10，开放式磁体10包括多个导体线圈绕组11(在图1中由具有交叉线的框 示意性地示出)，导体线圈绕组11由电流供能以至少在磁共振检查区域12 中生成静磁场B₀。磁共振检查区域12由虚边界线指示，并且在所示出的实 施例中为圆形；然而，所述磁共振检查区域通常可以为圆形、椭圆形或其 他形状。导体线圈绕组11可以为超导绕组或电阻性绕组；在前一种情况中， 所述绕组通常设置在低温容器或其他冷却系统(未示出)中。所示出的磁 体10是具有第一和第二极件的开放式磁体，所述第一和第二极件诸如由包 括磁共振检查区域12的间隙分隔开的上极件14和下极件15。所示出的开 放式磁体10是产生具有垂直(例如，上或下)磁场方向的静磁场B₀的垂 直磁体。所示出的静磁场B₀的方向为从顶到底，从而，上极件14是北极， 而下极件15是南极。相反的极性也是适当的。在其他实施例中，开放式磁 体可以以另外的方式进行定向以产生水平的或其他方向的静磁场。在图1 所示出的实施例中，至少上极件14，以及通常还有下极件15由垂直框架件 16、17支撑并间隔开。框架件16、17为说明性示例；其他机械支撑布置也 是可能的。

磁共振扫描器还包括磁场梯度组件，其在图1的说明性实施例中包括 上和下梯度线圈绕组20、21，上和下梯度线圈绕组20、21响应于对选定的 梯度线圈绕组的选择性供能而协作地在静磁场B₀上叠加磁场梯度。任选地， 磁场梯度线圈、磁体或这两者可以包括未示出的用于形成、稳定和动态调 整磁场的其他特征，诸如无源铁磁片、有源匀场线圈等。磁共振扫描器还 包括射频激发和接收系统，诸如具有上和下大体平面部分24、25并具有包 括上和下屏或屏蔽部分26、27(由虚线示意性地指示)的射频屏或屏蔽的 所示出的内置射频线圈(示意性地指示)。射频系统包括至少一个可以在适 当的射频处被供能以激发设置在磁共振检查区域12中的对象中的磁共振的 部件(诸如所示出的射频线圈24、25)，并且通常包括至少一个可以用作射 频接收器以接收或探测源自磁共振检查区域12的磁共振的部件(诸如所示 出的射频线圈的24、25)。在一些实施例中，不同的线圈被用于激发和接收 操作。例如，内置线圈24、25可以被用于激发磁共振，而不同的本地线圈 (未示出)可以被定位在磁共振检查区域12中的对象之上或靠近该对象以 探测磁共振。可以预期，相同的磁共振扫描器可以通过使用内置线圈、本 地线圈或这两者的不同组合而以不同的方式进行配置。

继续参照图1并简要参照图2，在磁共振成像会话示例中，射频激发 系统24、25用于激发对象中的磁共振，而由梯度系统20、21在磁共振激 发之前、期间或之后施加的磁场梯度对所激发的磁共振进行空间定位或者 通过频率编码、相位编码等方式对所激发的磁共振进行编码。使用射频接 收系统24、25(在这一示例中，同一线圈24、25用于激发和接收，而通常 则使用不同的线圈)接收所激发的并且空间编码的磁共振，并将所接收的 磁共振样本存储在磁共振采样存储器30中。磁共振重建处理器32应用适 当的重建算法以重建磁共振样本，从而形成重建图像，其被存储在磁共振 图像存储器34中。重建处理器32应用与在生成磁共振数据中使用的所选 择的空间编码相适合的重建算法。例如，傅里叶变换重建算法对于重建笛 卡尔编码的磁共振数据可能是适当的。

继续参照图1和图2，组合的或混合的MR和PET数据采集系统8还 包括用于执行PET数据采集的辐射探测器。在图1的说明性实施例中，辐 射探测器包括第一和第二大体平面辐射探测器阵列40、41。如将要描述的， 所示出的大体平面探测器阵列40、41中的每个包括闪烁体层56和基于电 子倍增器的光子探测器层60；然而，可以预期其他探测器配置以用作阵列 40、41。第一大体平面辐射探测器阵列40被布置在第一磁极件14和射频 线圈的第一部分24之间。辐射探测器的第二大体平面阵列41被布置在第 二磁极件15和射频线圈的第二部分25之间。大体平面辐射探测器阵列40、 41中的每个被配置为探测由正电子-电子湮没事件发射出的511keV的伽 马射线。如为本领域所已知的，当电子和正电子相遇时，它们发生湮没， 从而发射出根据动量守恒原理指向相反方向的两个511keV的伽马射线。 (同样根据动量守恒原理，由于电子和正电子在湮没前所携带的冲量，可 能会存在与精确反向的轻微偏差)。在PET数据采集中，假定两个基本同 时的511keV伽马射线探测事件来自于同一正电子-电子湮没事件，该正电 子-电子湮没事件因此被定位在沿着连接两个基本同时的511keV伽马射线 探测事件的“响应线”的某处。这一响应线有时也被称为投影，而所收集 到的PET数据被称为投影数据。

在常规PET中，将基本同时的511keV伽马射线探测事件定义为在选 定的短时间窗内发生的两个511keV伽马射线探测事件，诸如彼此在一纳 秒内。由于相对于探测器元件可变的湮没位置，出现基本同时的伽马光子 探测事件之间的小的(例如，亚纳秒)时间差。被称为飞行时间PET或 TOP-PET的相关技术利用这一小的时间差进一步沿响应线定位正电子-电 子湮没事件。通常，湮没事件沿着投影在更靠近先发生的伽马射线探测事 件的点处发生。如果两个伽马探测事件在探测器的时间分辨率内同时发生， 则湮没事件在投影的中点发生。可实现的沿着投影的TOF空间定位取决于 辐射探测器的时间分辨率、抖动和其他时间特性。沿其进行TOF空间定位 的投影在这里被称为空间定位投影。

继续参照图1和图2，混合系统8的辐射探测器阵列40、41被用于采 集PET或TOF-PET数据(即，投影数据或空间定位的投影数据)。伽马射 线探测事件由执行探测事件的时间-数字转换(TDC)和模拟-数字转换 (ADC)的PET数字化单元42，以及执行聚类、能量估计、时间戳和定位 的单处理(singles processing)单元43处理。单处理单元43任选地滤除掉 以期望的511keV伽马射线能量为中心的选择能量窗之外的探测。在一些 实施例中，辐射探测器被像素化，从而使得定义出投影的伽马射线探测事 件的空间定位对应于辐射探测器阵列40、41的辐射探测器的像素尺寸(即， 物理尺寸)。在其他实施例中，通过诸如Anger逻辑等的块读出算法而应用 聚类以提供定义出投影的伽马射线探测事件的进一步空间定位细化。符合 探测处理器44采用时间窗以识别基本同时发生并因此可能对应于共同的正 电子-电子湮没事件并且因此定义出投影或响应线的伽马射线探测事件。

对于TOF处理，单处理43和符合探测处理44可以调换或交错，从而 可以使用所识别的基本同时的或符合的探测事件之间的时间差来沿着投影 或响应线空间定位正电子-电子湮没事件。定位任选地采取高斯或其他统计 学定位的形式。在一种方法中，经聚类的事件被输入三维位置估计算法(例 如，使用查找表实现)以给出对应的块探测器的局部空间坐标。集中式符 合处理识别响应线。事件信息任选地与符合辐射探测事件相关以提供细化 的定位，并任选地使用康普顿散射锥知识与用于事件合成和随机简化的相 邻块相关。

所得到的PET或TOF-PET数据被存储在PET数据存储器45中。PET 重建处理器47使用适当的重建算法对投影或经定位的投影数据进行处理以 生成重建图像，其被存储在PET图像存储器48中。例如，可以采用滤波 反投影算法或迭代重建算法。图1的系统包括开放式磁共振扫描器和用于 PET的不完全地环绕对象的非连续的辐射探测器阵列40、41。不完全的环 绕可以导致由于“丢失的”投影或响应线的成像伪影。例如，在图1的系 统中，未收集到完美的水平投影，从而难以获得通常由这种水平投影提供 的关于垂直位置的信息。有利地，如果采集飞行时间PET数据并对其进行 重建，那么，飞行时间定位提供了补偿由不完全环绕丢失的信息的附加信 息。作为定性的示例，上述关于垂直位置的丢失信息可以由TOF定位的垂 直投影补偿，这是由于沿着垂直投影的电子-正电子湮没事件的时间定位提 供了关于其垂直位置的信息。

MR和PET采集是任选地同时执行的。如将要讨论的，通过配置混合 采集系统8以减少或消除PET采集子系统的辐射探测器阵列40、41和由 磁共振采集子系统的磁体10生成的静磁场B₀之间的有害相互作用而能够 实现这一同时采集。作为替代或另外地，MR和PET采集可以顺序地(例 如，先进行MR，继之以PET，或者以相反顺序)完成或者交错进行(例 如，采集MR图像、PET图像，然后使用电动床或其他支架将患者平移到 下一成像位置，并重复MR和PET采集)。图像配准处理器50将所重建的 MR和PET图像任选地在空间上配准并任选地在时间上配准，并且将所配 准的图像在图像显示设备52上适当地显示，或者进行存储，或者使用适当 的二维或三维绘制软件进行绘制，或者以其他方式进行处理。

参照图1并进一步参照图3，描述了PET采集子系统的辐射探测器阵 列40、41的实施例。图3描述了下(或第二)辐射探测器阵列41的一小 部分。第一和第二大体平面辐射探测器阵列40、41在所示出的实施例中是 对称的，并且每个都包含平面阵列的闪烁体56和平面阵列的电子倍增器元 件60。对于飞行时间PET数据采集，闪烁体56适当地为LaBr₃、LYSO、 LGSO、CeBr₃、LuI、LSO等晶体。闪烁体56有利地被选择为对磁共振采 集相对透明，并且应该提供快速闪烁衰变时间以进行飞行时间测量。也可 以使用其他闪烁体材料。电子倍增器元件60任选地与闪烁体56相耦合并 且响应于光学耦合的闪烁体中的光猝发通过电子倍增过程产生经放大的电 信号。尽管未示出，在一些实施例中，平面光导被设置在闪烁体56和电子 倍增器60之间。尽管在闪烁体的顶部示出了屏蔽27，应该意识到，可以将 其设置在底端或者设置在顶部和底部之间。

继续参照图3并进一步参照图4，在所示出的实施例中，电子倍增器 元件60包括微通道板光电倍增器。商业上可用的微通道板光电倍增器有时 被称为“微通道板光电倍增器管”或“MCP-PMT”。如图4中所最佳示出 的，这些设备有具有微通道板62，其材料具有高光电和第二电子发射特性。 在微通道板62中形成多个平行的微通道64。微通道64为孔、管或其他平 行的细开口。电极66、67生成跨微通道64的长度的电偏置。由于电极66、 67上的电偏置，例如由响应于光电阴极(未示出)上的光子撞击的光电效 应在微通道的开口端附近生成的电子被驱动为沿微通道64向下运动。在其 行进通过微通道64的过程中，电子偶尔会与微通道64的侧面碰撞。由这 种碰撞产生次级电子发射，从而提供电子倍增。在微通道的底部，经倍增 的电子形成经放大的电子信号，其被阳极(未示出)收集。通常，电子倍 增器元件60与适当的光电阴极和阳极一起被容纳于真空密闭外壳中。在一 些实施例中，电子倍增器60的材料可以提供用于光电效应的材料以生成初 始电子。在一些实施例中，微通道可以被倾斜、呈之字形(如图4所示)、 弯曲或具有其他构型，以增强电子与微通道墙壁碰撞的频率。也可以预期 使用其他偏离布置，而非所示出的布置。

微通道板光电倍增器通常被用于摄影、夜视镜或其他应用，其中，微 通道的天然二维构型易于提供具有内置放大的可寻址二维光学探测器阵 列。辐射探测器阵列40、41利用微通道板布置的不同优势。微通道板光电 倍增器60的微通道板62被布置为使得微通道平行于静磁场B₀。在这一配 置中，微通道64被布置为有效地直接观察闪烁体56，并且另外地，沿着微 通道64的轴的电子加速度a_e方向被布置为与静磁场B₀平行或者反平行。 使用这一几何结构，微通道62中的电子倍增过程的加速电子的速度与静磁 场B₀的叉积基本为零。结果，静磁场B₀对微通道板光电倍增器60的影响 被基本上降低或消除，尽管微通道板光电倍增器60被设置在强静磁场B₀内。

参照图5，在一些实施例中，使用块读出配置，其中，每个闪烁体56 是由微通道板光电倍增器或SiPM阵列观察的块。在图5中，使用微通道 板光电倍增器60，其中示意性地指示微通道64。通过应用作为单处理43 的一部分的适当的块读出算法，可实现充分的空间分辨率。例如，利用雪 崩光电二极管(APD)，已显示出通过使用块读出处理可以在20×10×10mm³的LSO闪烁体块内实现约2mm的空间分辨率。参见Maas等人的 “Experimental Characterization of Monolithic-Crystal Small Animal PET Detectors Read Out by APD Arrays”，IEEE Trans.Nucl.Sci.vol.53no.3第 1071-1077页(2006)，在此以整体引用的方式将其并入本文。在图5的说 明性布置中，第一印刷电路板68支撑诸如微处理器、专用集成电路(ASIC)、 存储器芯片等的电子装置，其包含图1的事件处理器42、43或其一些部分。 例如，在一些实施例中，第一印刷电路板68的电子装置包含TDC/ADC单 元42，而远程执行单处理43以及符合探测44。在图5所示出的布置中， 第二印刷电路板69定义出支撑适当电子装置和印刷电路的读出背板，以读 出由第一印刷电路板68的电子装置生成的信号或将所述信号路由离板。

参照图1和图3，上和下光电探测器阵列40、41被布置为通过射频线 圈的相应的上和下大体平面部分24、25观察正电子发射断层摄影(PET) 检查区域70。PET检查区域70由虚边界线指示，并且在所示出的实施例 中为圆形；然而，PET检查区域通常可以为圆形、椭圆形或其他形状。在 图3的说明性实施例中，射频线圈包括印刷电路板72，其具有在前表面上 形成的诸如所示出的印刷导体部分74的印刷导体。射频屏蔽或屏27可以 为无支撑的金属丝网或者印刷或以其他方式设置在印刷电路板72或其他基 底上的导体网，诸如此类。射频线圈的上平面部分24适当地具有相同的配 置。在所示出的布置中，射频线圈24、25应该对511keV伽马射线基本透 明，从而射频线圈24、25不阻碍光电探测器阵列40、41对PET检查区70 的观察。在所示出的实施例中，PET检查区域70略小于MR检查区域12。 在其他实施例中，MR检查区域可以为较小的区域，或者MR检查区域的 形心与PET检查区域的形心可以彼此相对偏移，诸如此类。如果MR和PET 检查区域至少有一些重叠，则有可能在不在MR和PET采集之间移动对象 的情况下采集对象的同一部分的MR和PET成像数据。当然，可以预期从 对象的同一区域同时或以交错的方式采集PET和MR成像数据。

参照图1，光电探测器阵列40、41还包括相应的适当的电路80、81 以读出电子倍增器元件60。例如，电路80、81可以包括PET数字化处理 42，并且任选地包括单处理43以将指示伽马射线探测事件的经放大的信号 的能量数字化。通过使用局部安装的相邻逻辑或模拟电路可以对事件信息 进行自触发或共同触发。收集这一数据的处理单元任选地执行偏移、增益、 时间游动或其他校正，以及任选的分类和任选的事件聚类。在所示出的开 放式MR扫描器配置中，磁体10中的通过(passthrough)提供了用于输送 电能、任选的探测器冷却、信号传输等的电路82、83。在一些实施例中， 电路80、81中的一些可以定位于远离电子倍增器元件60。

图1和图3所示的配置的一个优势在于紧致性——平面光电探测器阵 列40、41未占据北磁极14和南磁极15之间的间隙中的太多空间。

参照图6，示出了经修改的实施例，其中，平面光电探测器阵列40、 41占据北磁极14和南磁极15之间的间隙中的更少空间。在这一实施例中， 闪烁体56被整合到经修改的射频线圈25’中。例如，闪烁体56可以被合并 到支撑射频线圈的导体74的印刷电路板72中。在一些实施例中，闪烁体 56被形成为像素，设计所述像素的尺寸以使其与任选地形成射频屏蔽或屏 27的导电网的间隙相对准。在一些实施例中，金属丝网合并有谐振电路， 所述谐振电路为由梯度线圈21产生的梯度场提供高阻抗，并为由射频线圈 生成的射频场提供低阻抗。对于大于或大约为1.5特斯拉的静磁场B₀，形 成射频屏蔽或屏的导电网的金属丝的直径可以为小于0.1毫米。如果平面光 导(未示出)被插入到闪烁体56和电子倍增器元件60之间，则可以将光 导用作用于支撑金属丝网的基底，并且，金属丝网可以限定用于定位闪烁 体56的块的对准特征。

参照图7，示出了中间实施例，其中，平面光电探测器阵列40、41占 据北磁极14和南磁极15之间的间隙中的中间量的空间。在这一实施例中， 闪烁体56被部分地整合到经修改的射频线圈25”中。例如，闪烁体56可 以突出以进入支撑射频线圈的导体74的印刷电路板72的凹进处。

参照图8和图9，示出了混合的或组合的磁共振(MR)和正电子发射 断层摄影(PET)数据采集系统108。磁共振扫描器包括闭合膛型扫描器外 壳109，所述外壳包含具有多个导体线圈绕组的螺线管型磁体110，所述导 体线圈绕组被布置为生成在由外壳限定的大体圆柱形膛开口112内且与其 轴平行的静磁场B₀。磁体可以为超导磁体或电阻性磁体；在前一种情况中， 所述磁体通常设置在膛型扫描器外壳110内的低温容器或其他冷却系统中。 扫描器外壳110还包含磁场梯度组件120，诸如响应于对选定的梯度线圈绕 组的选择性供能而协作地在静磁场B₀上叠加磁场梯度的磁场梯度线圈。任 选地，磁场梯度线圈、磁体或这两者可以包括未示出的用于形成、稳定和 动态调整磁场的其他特征，诸如无源铁磁片、有源匀场线圈等。

磁共振扫描器还包括射频激发和接收系统，诸如所示出的具有横档 (rung)或杆124和射频屏或屏蔽126的内置鸟笼型或横电磁(TEM)型 “整体”射频线圈。在鸟笼型线圈中，横档124由端环125(在图8中作为 示例描述了一个端环125；在图9中未示出端环)连接以生成并任选地探测 膛开口112的实质区域的磁共振。在TEM型整体线圈中，省略末端环125， 并且杆124在其末端连接到射频屏蔽或屏126以生成或者任选地探测膛开 口112的实质区域的磁共振。在鸟笼型线圈或者TEM型线圈中，射频屏蔽 或屏126通常为薄的圆柱形导电网或谐振屏。在其他实施例中，一个或多 个本地射频线圈(未示出)被单独使用或者与整体线圈124、126一起使用 以进行磁共振激发和/或探测。

继续参照图8和9，组合的或混合的MR和PET数据采集系统108还 包括用于执行PET数据采集的辐射探测器140。在图8和图9的说明性示 例中，这些辐射探测器140被布置为以MR磁体的等中心为中心的短轴圆 柱形阵列。在图8中，为说明的目的，辐射探测器140以幻影的形式示出， 但是，应该理解，辐射探测器140通常被扫描器外壳109阻碍而看不到。 辐射探测器140的圆柱形阵列围绕MR扫描器的膛开口112并且与MR扫 描器的膛开口112同轴。如图9所示，在示出的实施例中，辐射探测器140 的半径(i)小于梯度组件120的半径且(ii)大于射频屏或屏蔽126的半 径。也就是说，将辐射探测器140放置在梯度组件120和射频屏或屏蔽126 之间。作为替代，辐射探测器140可以被布置在屏蔽126之内(即，其半 径小于屏126的半径)且在横档或杆124之外(即，其半径大于横档或杆 124的半径)。在其他实施例中，辐射探测器140被设置在屏蔽126内并在 梯级或棒124内。在其他实施例中，辐射探测器140被布置为其半径与横 档或杆126大约相同，例如，在各横档或杆之间。不管如何进行布置，辐 射探测器140应该具有相应于511keV伽马射线的对膛开口112内的检查 区域的基本不受阻碍的的观察；干涉部件应该或者很窄(例如，横档或杆 124)，或者对511keV伽马射线基本透明(例如，射频屏或屏蔽126)。

继续参照图8和图9，并进一步参照图10，描述了PET采集子系统的 辐射探测器140的实施例。图10描述了包括十个闪烁体块156和对应的电 子倍增器元件160的辐射探测器阵列140的一小部分。所示出的电子倍增 器元件160包括微通道板光电倍增器，诸如有时被称为“微通道板光电倍 增器管”或“MCP-PMT”的商业上可用的微通道板光电倍增器。电子倍增 器元件160适当地类似于图4所描述的电子倍增器60，并包括微通道164。 如采集系统8的情况，采集系统108的微通道板光电倍增器优选地布置为 其电子加速度a_e方向与静磁场B₀平行或反平行。就图10所示出的辐射探 测器140的配置而言，对于顶层，电子加速度a_e方向与静磁场B₀的方向反 平行，而对于底层，电子加速度a_e方向与静磁场B₀的方向平行。在图10 中，示意性地示出了微通道164并将其布置为平行于静磁场，从而使得由 微通道板光电倍增器160的电极的沿着微通道164的长度的偏置生成的电 场产生定向为与静磁场B₀平行或反平行的电子加速度a_e。所得到的几何布 置具有布置在其相应闪烁体156侧面的微通道板光电倍增器160。这一并列 布置得到闪烁体156之间的间隙以容纳这些微通道板光电倍增器160和相 关的电子装置或电路。为了对这些间隙进行寻址，图10所示出的辐射探测 器140被布置为双层，其中，第二层中的闪烁体156偏离于第一层的那些 闪烁体以填充所述间隙。如果微通道板光电倍增器160对511keV伽马射 线基本透明，则这一方法是适当的。更通常地，闪烁体156和微通道板光 电倍增器160任选地在一个或多个探测器层中交错，其中，每个探测器层 具有定向为横断静磁场B₀的方向的表面法线。对于圆柱形磁体，一个或多 个交错的探测器层的每个限定布置为与大体圆柱形的磁体110同轴的大体 圆柱形的壳。如果微通道板光电倍增器不充分透明，则可以使用单一层， 尽管这样会导致一些分辨率损失。

在所示出的实施例中，每个闪烁体156都是被8×8阵列的微通道板光 电倍增器160从侧面观察的块，并且使用Anger逻辑或其他适当的块读出 算法以基于由8×8阵列的微通道板光电倍增器160的元件接收的相关信号 而增强空间分辨率。在其他实施例中，可以使用像素化闪烁体，或者可以 使用具有其他尺寸的观察微通道板光电倍增器阵列的块闪烁体。用于读出 电子倍增器元件160的适当的电路180被整合到辐射探测器140中作为专 用集成电路(ASIC)或微处理器部件。例如，电路180可以包括用于将指 示伽马射线探测事件的经放大的信号的能量数字化的模拟-数字转换器 (ADC)、用于生成用于伽马射线探测事件的数字时间戳的时间-数字转换 (TDC)等。通过使用局部安装的相邻逻辑或模拟电路可以对事件信息进 行自触发或共同触发。收集这一数据的处理单元任选地执行偏移、增益、 时间游动或其他校正，以及任选的分类和任选的事件聚类。任选地，电路 180包括PET事件处理42、43的部分或全部。

如采集系统8那样，如果MR和PET检查区域至少部分重叠，则采集 系统108被任选地配置为用于同时进行MR和PET成像。另外地或作为替 代，MR和PET成像可以相继执行或者可以交错进行，例如基于分层。

所示出的实施例采用电子倍增器元件56、156，所述电子倍增器元件 有利地被布置为使得电子加速度a_e方向与由磁共振扫描器生成的静磁场B₀的磁场方向基本平行或反平行。在其他可预期的实施例中，用对磁场相对 不敏感的探测器代替电子倍增器元件。这种探测器可以包括，例如，雪崩 光电二极管(APD)或固态硅光电倍增管(SiPM)。在国际公布WO 2006/111869和国际公布WO 2006/111883中描述了一些适当的SiPM探测 器。任选地，辐射探测器40、41、140(或其选定的单元或部分)被不透射 频且不透光的屏蔽(未示出)所围绕，以保护探测器和电子装置。还任选 地包括镍铁合金(Mu-metal)屏蔽(未示出)。所示出的开放式和膛型磁共 振扫描器为说明性实施例，也可以预期其他类型的MR扫描器。